DE975005C - Anordnung zum Betrieb von Stromrichtern, bei denen eine Stromkreis-unterbrechung aufmechanischem Wege erfolgt - Google Patents

Description

Gegenstand des Hauptpatents ist eine Anordnung zum Betrieb von Stromrichtern, bei denen eine Stromunterbrechung auf mechanischem Wege erfolgt, und zwar ist die Schaltung der Hauptstromkreise derart ausgebildet, daß in der zeitlichen Nachbarschaft des Ein- und Aussetzens einer Strombahn mindestens eine weitere Stroinbahn an der Stromführung beteiligt ist, und daß spätestens im Zeitpunkt der mechanischen Unterbrechung der durch den zu unterbrechenden Stromkreis fließende Strom auf elektrischem Wege zu

Null gemacht wird. Vorteilhaft wird der Stromrichter schaltungsmäßig in mindestens zwei phasenverschobene Teilstromrichter mit je einer möglichen Strombahn unterteilt, und es sind zwischen die Phasenspannungen der Teilstromrichter Drosselspulen bzw. Transformatoren geschaltet, an deren Klemmen eine Spannung mit derartiger Beschaffenheit hinsichtlich Frequenz und Kurvenform liegt, daß in gewissen Zeitteilchen der Strom auf mindestens zwei Strombahnen verteilt wird, und daß in anderen Zeitteilchen der Strom von einer verrin-

gerten Zahl von Strombahnen übernommen wird. Es ist auch weiter vorgeschlagen worden, die Drosselspulen bzw. Transformatoren derart schaltungsmäßig auszubilden oder baulich zu bemessen, daß spätestens im Zeitpunkt der mechanischen Unterbrechung der durch den zu unterbrechenden Stromkreis fließende Strom auf elektrischem Wege zu Null gemacht wird.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine

ίο Weiterbildung des im Hauptpatent angegebenen Erfindungsgedankens, bei dem durch wechselweise Strom Verdrängung, z. B. mittels des Magnetisierungsstromes einer Saugdrosselspule, der Gleichstrom zeitweise zu Null wird. Die Öffnung bzw. Schließung der Kontakte erfolgt dann in dieser stromlosen Pause. Die Bedingung hierzu ist, daß der halbe Gleichstrom V2 J_g und die Amplitude Jm max des Magnetisierungsstromes J_m umgekehrt gleich groß sind, sich also mit anderen Worten in diesem Zeitpunkt das Gleichgewicht halten. Es ist schon vorgeschlagen worden, die Drosselspule bzw. den Transformator durch den erzeugten Gleichstrom vorzumagnetisieren, um die Induktivität dieser in Abhängigkeit vom Gleichstrom derart zu vermindern, daß die gestellte Bedingung für alle Belastungen annähernd erfüllt ist. Eine weitere Möglichkeit, bei der die gestellte Bedingung genau erfüllt ist, soll nunmehr beschrieben werden.

Fig. ι der Zeichnung stellt einen beispielsweise dreischenkligen Eisenkern mit den Schenkeln 1, 2, 3 gemäß der Erfindung dar. Auf dem mittleren Schenkel 2 liegt die eigentliche Wicklung mit den Spulenhälften 4 und 5, die schaltungsmäßig dem Saugtransformator entspricht und in eine der üblichen nicht näher beschriebenen Gleichrichterschaltungen 8 eingefügt ist.

Auf den Außenschenkeln 1 und 3 sind die vom Gesamtgleichstrom durchflossenen Spulen 6 und 7 aufgebracht. Für den Eisenkern kann man normales Transformatorenblech verwenden. Dann erhält man, wie Versuche gezeigt haben, Stromkurven weitgehend sinusförmiger Kurvenform gemäß den Kurven i' und i" in Fig. 2 des Hauptpatentes.

In vielen Fällen, insbesondere bei Hochstromstromrichtern, ist es vorteilhafter, für den Eisenkern ein Eisenblech mit möglichst großer Anfangspermeabilität zu verwenden, dessen idealisierte Magnetisierungskurve in Fig. 2 wiedergegeben ist.

Es sei nun zunächst angenommen, die Kerne 1 und 3 seien gesättigt. Die Gleichstromamperewindungen der Spulen 1 und 3 sollen dabei so groß sein, daß der Sättigungspunkt nennenswert überschritten und der Punkt α erreicht ist. In Fig. 4 ist die Kurve der Gesamtspannung t/_4j5 an den Spulen des Schenkels 2 gezeigt, die in bekannter Weise aus den einzelnen Anodenspannungen 21 bis 26 der Fig. 3 gewonnen wird.

Die nach oben gerichteten Spannungsimpulse können für den Betrachtungsfall keine weitere Steigerung der Induktion B bewirken, da das Eisen gesättigt ist, d. h., die Amperewindungen der Spulen 4, 5 können keine Wirkung auf den Schenkel 3 ausüben. In Schenkel 1 dagegen wirken die Amperewindungen von 4 und 5 denen der Spule 6 entgegen. Infolgedessen nimmt die Stromkurve 4, 5 eine Form an, wie in dem unteren Teil der Fig. 2 in Abhängigkeit der Zeit t gezeigt. Der Strom J_n, steigt zunächst rasch auf den Wert b", bis durch die Wechselstrom-Ampeirewindungen der Kern 1 in Punkt b der Fig. 2 entsättigt wird. Nunmehr wird plötzlich die Induktivität des Kreises 1, 2 wirksam, d. h., der Strom steigt nunmehr nur sehr langsam bis zum Punkt c" an. Im Kurventeil b"-c" heben sich also die Wechselstrom- und Gleichstrom-Amperewindungen annähernd auf. Je besser das Eisen ist, d. h. je mehr b an die Nullinie heranrückt, um so mehr werden die beiden Amperewindungen gleich groß sein. Wechselt U_itS die Richtung, so vertauschen die Schenkel 1 und 3 ihre Rolle. Der Magnetisierungsstrom/_m des Mittelschenkels nimmt deshalb die im unteren Teil von Fig. 2 dargestellte Form an. Für die weiteren Betrachtungen sollen die Flanken a"-b" nicht so steil gezeichnet werden, da sich alsdann die einzelnen Vorgänge leichter verfolgen lassen.

In Fig. 5 stellen A_i; A₅ die Stromkurven in der Wicklung 4 bzw. 5 dar, die dem Magnetisierungsstrom entsprechen und um den Betrag +/g/2 und —/g/2 gegen die Nullinie verschoben sind.

In den Punkten g, i bzw. h, k werden die Ströme in den Spulen 4 und 5 abwechselnd Null. Bei sehr genauem Abgleich der beiden Amperewindungen nähert sich sogar die Strecke h'-h" dem Nullwert, so daß man fast 6o° zur öffnung und Schließung der Kontakte zur Verfügung hat. Zur Erfüllung der gestellten Bedingungen müssen die Spulen. 4, 5, 6, 7, wenn man von der Streuung absieht, gleiche Windungszahl haben.

Den Flußverlauf in den einzelnen Schenkeln ioo zeigt Fig. 6. Im Gegensatz zu bekannten Einrichtungen, bei denen sogenannte Schaltdrosseln, also reine Drosselspulen, durch den Betriebsstrom gesättigt werden, kommt es im vorliegenden Fall auf das Gleichgewicht der Amperewindungen an. Der Fluß im Mittelschenkel Θ₂, welcher äußerstenfalls O₁ bzw. Θ₃ erreicht, wird durch die Differenz von O₁ und Θ₃ gebildet. Der Kernquerschnitt des Mittelschenkels braucht deshalb nicht größer zu sein als der der Außenschenkel 1 und 3.

Das wesentliche Merkmal der Erfindung ist, daß die Größe des Magnetisierungsstromes /_m zur wechselweisen Verdrängung des Gleichstromes J_g auf den Nullwert bei der beschriebenen Drosselspule bzw. Transformator sieh stets selbsttätig auf die richtige Höhe einstellt, so daß die Bedingung Vi Jg — J,η max für ^⁶ Belastungen (s. Kurve α Fig. 7) erfüllt ist. Die Kurve b zeigt die entsprechende Kurve für normales Transformatorenblech. Durch Parallelschalten von Kondensatoren zur Drosselspule bzw. Transformator kann die Kurve b mit α teilweise zur Deckung gebracht werden, so daß diese Bedingung auch mit normalem Transformatorblech für einen gewissen Belastungsbereich erfüllt werden kann. Es muß noch hervor- gehoben werden, daß in Fig. 5 die Strecke h'-h" bei

sehr gutem Eisen sich genau der Nullinie anschmiegt. Ein Unterschreiten der Nullinie bzw. ein Umdrehen der Stromrichtung ist nicht möglich, da die Spannungskurve U_ii5 eine Umkehr der Stromrichtung nicht zuläßt (Punkte c und c'). Selbst wenn die Spannung U_iiS zu groß ist, daß eine Umkehr der Induktion B bewirkt wird, SO' kann der Strom ^₄ auch nicht die Nullinie unterschreiten, wenn B in der negativen Richtung unter

ίο dem Sättigungswert bleibt.

Da die Kontaktöffnung und Schließung bei etwa ι o° Kontaktunterbrechung in dem 6o° längen Teil h'-h" erfolgt, wird die Spannungskurve U_it5 in ihrer Form, wie gestrichelt angedeutet, verändert. An der vorangegangenen Betrachtung ändert sich hierdurch nicht viel, da man ja die Kontaktunterbrechung kurz hinter den Punkt h' legen kann.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Betrieb von Stromrichtern, bei denen eine Stromunterbrechung auf mechanischem Wege erfolgt, nach Patent 974 690, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude des Magnetisierungsstromes der Drosselspule bzw. des Transformators sich selbsttätig auf den halben oder angenähert halben Wert des Betriebsgleichstromes mittels Vormagnetisierung durch den Betriebsgleichstrom einstellt, um den zu unterbrechenden Strom vor und nach der Kontaktöffnung zu Null zu machen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspule bzw. der Transformator aus zwei einschenkeligen Eisenkernen oder einem dreischenkeligen Eisenkern mit einem Eisenblech hoher Anfangspermeabilitat besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 109 605/13 6.61